專利名稱：一種壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓力傳感器，尤其是一種電容式壓力傳感器。
背景技術：
如今，各種傳感器在日常生活中的作用日趨重要，特別是壓力傳感器，可廣泛用于 氣壓、血壓等領域的測量，其中，電容式壓力傳感器是一種常用的壓力傳感器。其典型的結 構包括一個檢測極板和參考極板，通過檢測極板在受壓后相對移動導致的兩極板間距變 化，測量壓力變化。現有技術中公開了一種差動電容式傳感器，就是在真空膜盒內安置一組平板電容 器，其兩個極片分別用金屬棒與它對面的真空膜片相連接，在分別通過專門設計的密封絕 緣子引出盒外。其結構比較復雜，而且加工工藝難度大，成品率低，成本高，精度低。同時，現有技術中還公開了另一種結構的壓力傳感器，包括底座、固定于底座的氣 嘴、固定于底座的波紋片、與固定電極板大致平行放置的且焊接于波紋片的可動電極板，焊 接于底座且與可動電極板有電氣連接的可動電極板接線柱；為了與可動電極板保持一定距 離而通過墊圈、固定柱、固定環、固定于底座的固定電極板、與固定電極板有電氣連接的固 定電極接線柱。該壓力傳感器的零部件太多，降低了傳感器的可靠性，并且其精度較低。
實用新型內容為了解決現有技術中的壓力傳感器的測量精度低的問題，本實用新型公開了一種 壓力傳感器，其結構簡單，并且測量精度高。本實用新型公開的壓力傳感器包括動極板、動作部、定引出電極、動引出電極以及 可相互固定設置的基座和定極板，基座和定極板之間形成動作區，所述動作部位于動作區 內并設置于基座底部；所述動極板固定于動作部上并與定極板相向設置，待測壓力的變化 可改變動極板與定極板之間的距離；所述定極板和動極板均為絕緣體，并且定極板上朝向 動極板的一側設置有定極薄膜，動極板上朝向定極板的一側設置有動極薄膜；所述定極薄 膜與定引出電極電連接，動極薄膜與動引出電極電連接。進一步的，所述動作部包括波紋膜片，所述波紋膜片與動極板連接。并且所述動作 部還包括上板，所述上板固定于基座底部并與波紋膜片固定電連接，并且上板與波紋膜片 之間形成氣腔。同時，為了便于使用，在基座上設置有中空的引壓氣嘴；所述引壓氣嘴內的引壓通 道貫通基座并與氣腔連通。測量時，將引壓氣嘴與膠管連接，并連接至待測物即可。待測物 壓力變化可導致氣腔內氣壓的變化，從而促使波紋膜片沿其軸向產生運動，進而帶動動極 板產生運動，改變動極薄膜與動極薄膜之間的距離，進而達到測量的目的。根據本實用新型，所述波紋膜片和上板均為導體；并且所述動引出電極設置于上 板上，所述動極薄膜與波紋膜片電連接。安裝時，可在波紋膜片上設置膜片凸起，所述動極板上具有可導電的焊盤，所述焊盤與膜片凸起固定電連接，并且焊盤與動極薄膜電連接。并且，所述焊盤、定極薄膜和動極薄膜均為金屬鍍層；焊盤和動極薄膜分別位于動 極板相對的兩側，并通過導線電連接，所述導線為金屬鍍層。將上述定極板和動極板采用絕 緣材料，在定極板和動極板上電鍍、化學鍍、氣相沉積或濺射上薄片狀金屬鍍層，大大降低 了金屬層的厚度。所述定引出電極固定設置于定極板上；所述基座上開設有電極引出槽，所述定引 出電極和動引出電極從電極引出槽延伸出基座。所述基座上設置有第一連接部，定極板上設置有第二連接部，第一連接部可與第 二連接部固定連接，進而使基座和定極板固定起來。上述第一連接部和第二連接部可采用 現有技術中常用的各種連接方式進行固定，例如可采用螺紋連接的方法進行配合作用。所述基座上與上板鄰接的一側設置有內凹槽和外凹槽，所述內凹槽和外凹槽均被 上板覆蓋，并且，所述內凹槽環設于導壓孔外圍，所述外凹槽環設于上板邊緣在基座上所對 應的位置。本實用新型采用了絕緣材料制作的基座固定所用金屬部件，減少上下電極之間除 極間法向電場外的其它電氣耦合。同時，動極板放棄之前采用金屬薄板的制作方式，而是采 用電鍍或化學鍍等的方式在一片邊緣為圓錐面的絕緣材料圓板上鍍上一層導電金屬薄膜， 再經過激光蝕刻等蝕刻工藝將圓板圓周面上多余金屬膜蝕刻掉，只留下一條很細的導線用 于連接圓板上下兩側的金屬薄膜這樣就可以制作出比使用普通金屬圓板薄15-30倍，使之 極板的厚度相對兩極板的間距可以忽略不計，從而極大減小邊緣效應的影響，這樣在不增 加零件數目的前提下改善了傳感器的精度。基座中央部位外延出為引入待測氣壓的帶外螺紋引壓氣嘴。基座底面有內凹槽和 外凹槽，外凹槽的外徑與氣腔的外徑相等，外徑壁比內徑壁高0. 2-0. 4mm，用于安裝時定位 氣腔的位置，同時內凹槽和外凹槽可以增加粘合劑的駐留量以提高膠合力的作用。內凹槽 的內徑與上板的導壓孔的半徑相等，其作用也是提高粘接時的膠合力，同時保證氣腔與基 座安裝時的氣密性。氣腔由上板和下方的彈性波紋膜片通過導電金屬粘合劑粘接構成，負責將由引壓 氣嘴引入的外部壓強均布作用在彈性波紋膜片上使其受壓變形，由于氣腔的空間相對于引 壓氣嘴的管徑不是很大，可以迅速的反應外部壓強的變化，從而提高了傳感器的動態特性。 同時上板的邊緣處沿半徑方向外延出動極板的動引出電極，用于電氣信號的連接于傳感器 安裝時的位置固定。
圖1是本實用新型提供的壓力傳感器的主視圖；圖2是本實用新型提供的壓力傳感器的俯視圖；圖3是本實用新型提供的壓力傳感器的A-A向剖視圖；圖4是本實用新型提供的壓力傳感器的基座的仰視圖；圖5是本實用新型提供的壓力傳感器的動作區上板的俯視圖；圖6是本實用新型提供的壓力傳感器的動作區上板的主視圖；圖7是本實用新型提供的壓力傳感器的動極板的俯視4[0025]圖8是本實用新型提供的壓力傳感器的動極板的主視圖；圖9是本實用新型提供的壓力傳感器的定極板的俯視圖；圖10是本實用新型提供的壓力傳感器的定極板的主視圖；其中，附圖標記1、基座；11、引壓氣嘴；12、內凹槽；13、外凹槽；14、第一連接部； 15、電極引出槽；2、上板；21、動引出電極；22、導壓孔；3、波紋膜片；31、膜片凸起；4、動極 板；41、焊盤；42、導線；43、動極薄膜；5、定極板；51、第二連接部；52、定引出電極。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下 結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。圖1、圖2和圖3示出了本實用新型公開的壓力傳感器的一種實施方式，該壓力傳 感器包括相對設置的基座1和定極板5，在上述基座1和定極板5之間形成動作區，該動作 區內設置有動作部，動作部固定于基座1底部，具體的，該動作部包括固定連接的上板2和 波紋膜片3。上板2固定于基座1底部。動極板4固定于波紋膜片3上并與定極板5相向 設置。其中，基座1的結構如圖4所示。該基座1呈圓盤狀，在基座1邊緣對稱分布有3 個第一連接部14，并在基座1邊緣開設有3個電極引出槽15，上述3個電極引出槽15也對 稱分布。作為等效的替換，本領域技術人員可根據需要增減該電極引出槽15的數量，如采 用2個、4個或更多個電極引出槽15。在基座1中心部位設置有中空的引壓氣嘴11，引壓氣 嘴11內的引壓通道貫通基座1。基座1上與上板2鄰接的一側設置有內凹槽12和外凹槽13，所述內凹槽12和外 凹槽13均被上板2覆蓋，并且，所述內凹槽12環設于引壓氣通道外圍，所述外凹槽13環設 于上板2邊緣在基座1上所對應的位置。該內凹槽12和外凹槽13內可盛放粘結劑，提高 基座1與上板2之間的粘結和密封性能。優選情況下，所述外凹槽13臨近基座1邊緣的一 側高于另一側。并且內凹槽12臨近引壓通道的一側高于另一側。上述壓力傳感器中的上板2結構如圖5和圖6所示。該上板2也為圓盤狀導體。 上板2中心開設有導壓孔22，當上班安裝到基座1底部時，該導壓孔22與引壓通道相連通。 上板2邊緣沿上板2的軸向延伸出動引出電極21。該動引出電極21的尺寸與基座1邊緣 的電極引出槽15的尺寸相匹配。并且，上板2的尺寸能保證上板2安裝到基座1底部后能完全覆蓋基座1的內凹 槽12和外凹槽13。優選情況下，當外凹槽13臨近基座1邊緣的一側高于另一側。并且內 凹槽12臨近引壓通道的一側高于另一側時，上板2的內徑與內凹槽12的外徑相等，上板2 的外徑與外凹槽13的外徑相等。本實施方式中，動極板4的結構如圖7和圖8所示，該動極板4也可以為圓盤狀， 優選為圓臺狀，并采用絕緣材料，例如通過陶瓷燒結成型或塑膠注塑成型。動極板4上表面 (直徑較小的表面)化學鍍有導體材質的焊盤41，動極板4的底面(直徑較大的表面)化 學鍍有導體材質的動極薄膜43，并且動極板4上具有沿動極板4側面電連接焊盤41與動極 薄膜43的導線42。上述動極板4通過在其表面化學鍍金屬，然后將所需形成動極薄膜43、導線42和焊盤41以外的部分蝕刻掉即可。上述化學鍍和蝕刻的工藝可采用現有技術中的 方法進行。另外，定極板5的結構如圖9和圖10所示，該定極板5也可以為圓盤狀，并采用絕 緣材料，例如通過陶瓷燒結成型或塑膠注塑成型。在定極板5邊緣對稱分布有3個第二連 接部51，并在基座1邊緣沿定極板5的軸向設置有2個定引出電極52。所述3個第二連接 部51的分布與基座1上的3個第一連接部14相同，基座1和定極板5通過基座1上的第 一連接部14和定極板5上的第二連接部51配合作用進行固定。具體的，第一連接部14具 有螺紋，第二連接部51具有與該螺紋相匹配的孔和螺絲，采用該螺絲與螺紋的相互作用將 基座1和定極板5固定。第二連接部51與第一連接部14相配合。并且，2個定引出電極52的分布于基座1上3個電極引出槽15中的任意兩個的分 布相同，并可通過電極引出槽15延伸出基座1。該定引出電極52的尺寸與基座1邊緣的電 極引出槽15的尺寸相匹配。本實用新型公開的壓力傳感器在基座1的內凹槽12和外凹槽13內填充有導電金 屬粘合劑，上板2通過該粘合劑貼合于基座1的底面，并使上板2的動引出電極21從基座 1的一個電極引出槽15中伸出。上板2的導壓孔22與基座1上的引壓通道連通。在上板2的底部固定有波紋膜片3，該波紋膜片3為導體，并且波紋膜片3的中央 向下突出形成膜片凸起31。上板2和波紋膜片3之間形成可密封的氣腔。上述動極板4的 焊盤41與該波紋膜片3上的膜片凸起31固定電連接。波紋膜片3沿其軸向產生的震動可 帶動動極板4產生運動。基座1和定極板5通過第一連接部14和第二連接部51的作用進行固定，在基座1 和定極板5之間形成動作區，使定極板5上的定極薄膜位于動作區，并與動極薄膜43相對。 同時，定極板5上的2個定引出電極52從基座1的另外兩個電極引出槽15中伸出。使用 時可將由基座1上的電極引出槽15引出的三條電極焊接在PCB線路板上與外圍電路共同 構成檢測電路。上述壓力傳感器的工作方式如下通過引壓氣嘴11與待測氣體壓力源進行連通，待測壓力源壓力的變化導致引壓 通道至氣腔內的氣壓產生變化，從而促使波紋膜片3沿其軸向產生運動，進而使動極板4帶 動動極薄膜43運動，改變動極薄膜43與定極薄膜之間的距離。動極薄膜43與定極薄膜 之間距離的改變使電容值產生變化，通過外圍電路根據電容變化值的程度測定出壓力的大 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求一種壓力傳感器，包括動極板、動作部、定引出電極、動引出電極以及固定設置的基座和定極板，基座和定極板之間形成動作區，所述動作部位于動作區內并設置于基座底部；所述動極板固定于動作部上并與定極板相向設置，待測壓力的變化可改變動極板與定極板之間的距離；其特征在于所述定極板和動極板均為絕緣體，并且定極板上朝向動極板的一側設置有定極薄膜，動極板上朝向定極板的一側設置有動極薄膜；所述定極薄膜與定引出電極電連接，動極薄膜與動引出電極電連接。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于，所述動作部包括波紋膜片，所述波 紋膜片與動極板連接。
3.根據權利要求2所述的壓力傳感器，其特征在于，所述動作部還包括上板，所述上板 固定于基座底部并與波紋膜片固定電連接，并且上板與波紋膜片之間形成氣腔。
4.根據權利要求3所述的壓力傳感器，其特征在于，在基座上設置有中空的引壓氣嘴； 所述引壓氣嘴內的引壓通道貫通基座并與氣腔連通。
5.根據權利要求3或4所述的壓力傳感器，其特征在于，所述波紋膜片和上板均為導 體；并且所述動引出電極設置于上板上，所述動極薄膜與波紋膜片電連接。
6.根據權利要求5所述的壓力傳感器，其特征在于，所述波紋膜片具有膜片凸起，所述 動極板上具有可導電的焊盤，所述焊盤與膜片凸起固定電連接，并且焊盤與動極薄膜電連 接。
7.根據權利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，所述焊盤、定極薄膜和動極薄膜均 為金屬鍍層；焊盤和動極薄膜分別位于動極板相對的兩側，并通過導線電連接，所述導線為金屬鍍層。
8.根據權利要求1、2、3、4、6、7中任意一項所述的壓力傳感器，其特征在于，所述定引 出電極固定設置于定極板上；所述基座上開設有電極引出槽，所述定引出電極和動引出電 極從電極引出槽延伸出基座。
9.根據權利要求1、2、3、4、6、7中任意一項所述的壓力傳感器，其特征在于，所述基座 上設置有第一連接部，定極板上設置有第二連接部，第一連接部可與第二連接部固定連接。
10.根據權利要求3、4、6、7中任意一項所述的壓力傳感器，其特征在于，所述基座上與 上板鄰接的一側設置有內凹槽和外凹槽，所述內凹槽和外凹槽均被上板覆蓋，并且，所述內 凹槽環設于引壓通道外圍，所述外凹槽環設于上板邊緣在基座上所對應的位置。
專利摘要本實用新型提供了一種壓力傳感器，包括動極板、動作部、定引出電極、動引出電極以及固定設置的基座和定極板，基座和定極板之間形成動作區，所述動作部位于動作區內并設置于基座底部；所述動極板固定于動作部上并與定極板相向設置，待測壓力的變化可改變動極板與定極板之間的距離；所述定極板和動極板均為絕緣體，并且定極板上朝向動極板的一側設置有定極薄膜，動極板上朝向定極板的一側設置有動極薄膜；所述定極薄膜與定引出電極電連接，動極薄膜與動引出電極電連接。該壓力傳感器結構簡單，并且測量精度高。
文檔編號G01L9/12GK201754116SQ201020233680
公開日2011年3月2日 申請日期2010年6月19日 優先權日2010年6月19日
發明者楊青春, 蔡信偉, 陳大軍 申請人:比亞迪股份有限公司